《體溫調節》

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更新時間: 2013-09-04

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本詞條針對高二生物《體溫調節》內容章節,採用「問題解決教學」進行教學設計。教學設計思路明確,按照「引入--了解體溫調節--體溫調節的過程--體溫調節的意義--運用體溫調節--練習――交流評價--作業」的流程完成教學過程的設計。體溫調節(thermoregulation)是指溫度感受器接受體內、外環境溫度的刺激,通過體溫調節中樞的活動,相應地引起內分泌腺、骨骼肌、皮膚血管和汗腺等組織器官活動的改變,從而調整機體的產熱和散熱過程,使體溫保持在相對恆定的水平。

【說明】:此教學設計任務由南京曉庄學院現代教育技術課程老師yqiong參與教師-維基星光計劃進行wiki教學而發布。此詞條為範例詞條,由1114ljx選定主題並負責、參與現代教育技術課程的所有同學協作共同完成。


《體溫調節》 -教學基本信息

        科目:生物                教學對象:高中二年級  
        課時: 2                     教學環境:多媒體教室 

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《體溫調節》 -學習者特徵分析

 教學對象為高二學生,具有一定的生物知識基礎,了解體溫調節的概念。但體溫調節的過程比較複雜,學生在學習過程中存在一定的困難。

《體溫調節》 -教學目標分析

(一)知識與技能
1.了解變溫動物和恆溫動物。
2.了解人體體溫調節靠神經系統調節作用來實現。
3.了解產熱和散熱及平衡的過程。
(二)能力與方法

1.學會根據現象分析事物的本質。
2.提高學生對中暑病人的處理能力。
(三)情感態度與價值觀 
1.通過產熱和散熱的學習,對學生進行辯證唯物主義教育。
2.增強自我保護的意識和能力。

《體溫調節》 -教學重點與難點
教學重點

體溫的調節的過程

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教學難點

體溫調節過程中神經系統的作用

《體溫調節》 -教學內容分析
概述

       體溫調節(thermoregulation)是指溫度感受器接受體內、外環境溫度的刺激,通過體溫調節中樞的活動,相應地引起內分泌腺、骨骼肌、皮膚血管和汗腺等組織器官活動的改變,從而調整機體的產熱和散熱過程,使體溫保持在相對恆定的水平。

《體溫調節》體溫調節反射與負反饋控制系統示意圖
   



體溫調節方式


      體溫調節方式包括行為性體溫調節和自主性體溫調節。行為性體溫調節即動物通過其行為使體溫不致過高或過低的調節過程。如低等動物蜥蜴從陰涼處至陽光下來回爬動以盡量減小體溫變動的幅度。人在嚴寒中原地踏步、跑動以取暖,均屬此種調節。人類能根據環境溫度不同而增減衣著,創設人工氣候環境以祛暑禦寒,則可視為更複雜的行為調節。自主性體溫調節即動物通過調節其產熱和散熱的生理活動,如寒顫、發汗、血管舒縮等,以保持體溫相對恆定的調節過程。

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體溫調節機制

 產熱過程
       機體產熱最多的器官是內臟(尤其是肝臟)和骨骼肌。內臟器官的產熱量約佔機體總產熱量的52%;骨骼肌產熱量約佔25%。產熱過程主要受交感—腎上腺系統及甲狀腺激素等因子的控制。因熱能來自物質代謝的化學反應,所以產熱過程又叫化學性體溫調節。

散熱過程
        體表皮膚可通過輻射、傳導和對流以及蒸發等物理方式散熱,所以散熱過程又叫物理性體溫調節。 皮膚溫度決定於皮膚的血流量和血液溫度。皮膚血流量主要受交感-腎上腺系統的調節。交感神經興奮使皮膚血管收縮、血流量減少,皮膚溫度因而降低。反之,則皮膚血管舒張,皮膚溫度即行升高。所以說皮膚血管的舒張、收縮是重要的體溫調節形式。 
       蒸發是很有效的散熱方式。一般在環境氣溫升到25~30℃時,汗腺即開始分泌汗液,叫做出汗或顯汗——可感蒸發。環境氣溫等於或高於體溫時,汗和水分的蒸發即成為唯一的散熱方式。出汗是人類和有汗腺動物在熱環境中主要的散熱反應。無汗腺的動物如狗等,主要以熱喘及流涎等方式來增加蒸發散熱。出汗反射也分兩類:①由溫熱刺激引起的為溫熱性發汗。此種發汗見於全身,而以軀幹部最多,額面部次之。其主要中樞在下丘腦前部;②由精神緊張或疼痛引起的為精神性發汗,主要見於手掌、足跖等處,不屬於散熱效應。一般認為其中樞在大腦皮層的運動前區。

產熱和散熱的動態平衡
       體溫的穩定決定於產熱過程和散熱過程的平衡。如產熱量大於散熱量時,體溫將升高;反之,則降低。由於機體的活動和環境溫度的經常變動,產熱過程和散熱過程間的平衡也就不斷地被打破,經過自主性的反饋調節又可達到新的平衡。這種動態的平衡使體溫波動於狹小的正常範圍內,保持著相對的穩定。

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《體溫調節》體溫調節機制



 

《體溫調節》 -教學策略的選擇與設計

       本節課以老師授課為主。在教學過程中,通過教師的授課和學生的分析、討論、歸納,使學生理解體溫調節的原理,突出重點,突破難點。 

《體溫調節》 -教學過程與媒體資源

 【教師活動】   提出問題,投射在大屏幕上: 
   某人用三種常用測體溫的方法,得到了三個不同的數值,到底哪個是他的體溫呢? 
   口腔溫度      腋窩溫度      直腸溫度
    37.2 ℃           36.7 ℃         37.4 ℃
 【學生活動】   分析討論,得出結果
   學生明確:體溫指的是身體內部的溫度,即內環境的溫度,而上述的三種方法測出的都是體表溫度,用於代替體溫。
 【教師活動】  組織學生彙報自己的預習作業,從中得出什麼結論?
 (1)面對全班同學的數據,如何進行比較?(進行研究方法的訓練)
 (2)如何使比較的結果更直觀?(組織學生繪製直觀圖)
 【學生活動】小組討論得出比較項目:
   1.選擇一個人的數據可得出什麼結論?
   2.選擇一個家庭的數據可得出什麼結論? 
   3.選擇同一年齡同一性別學生的個人數據可得出什麼結論?
   學生繪製上述比較的直觀圖,用實物投影儀展示井得出結論:
   1.同一個人的體溫晝夜有差別,不超過一度。
   2.不同年齡的人體溫有差異,年輕者體溫高於年老者。
   3.體溫會有個體差異。
   4.體溫會因活動量的改變而改變。因此被試者應處於平靜狀態中進行測量。
  【教師活動】(設疑,將問題用實物投影儀投射在大屏幕上)體溫恆定是不是體溫維持一個數值?體溫恆定的意義是什麼?恆定的體溫是怎樣影響新陳代謝的呢?
  【學生活動】學生思考、討論,明確:
   1.體溫相對恆定是指體溫在一個範圍內變動。
   2.體溫恆定是生命活動進行的必要條件。
   3.恆溫動物能擺脫環境的限制,無論天氣如何,只要體溫恆定就能進行代謝活動。
   4.相對恆定的體溫可以保證酶在最適溫度下發揮催化作用。 
 【教師活動】(設疑,將問題用實物投影儀投射在大屏幕上)
   1.為什麼斯科特探險隊因飢餓勞累凍死在南極?
   2.體溫是哪來的?產熱的主要器官是什麼?
   3.主要細胞器是什麼?
   4.能源物質是什麼?
   5.主要能源物質是什麼?
   6.散熱的結構有哪些?
 【學生活動】分析討論,明確:
   體溫是機體代謝活動的結果,也是生命活動必需的條件。
   產熱的主要器官是骨骼肌和肝臟。安靜狀態下以肝臟產熱為主,運動時以骨骼肌產熱為主,產熱的主要細胞器是線粒體。能源物質是糖類、脂肪和蛋白質。主要能源物質是糖類。
 【教師活動】(設疑,將問題用實物投影儀投射在大屏幕上)體溫的相對恆定是由於下面等式成立:產熱=散熱。
  請大家分析:在炎熱和寒冷的環境中怎樣維持體溫的相對恆定呢?
【學生活動】閱讀、討論,得出結論:寒冷環境中增加產熱,減少散熱;炎熱環境中減少產熱,增加散熱。炎熱環境中可以減少產熱,但不產熱是不可能的,因為有機物氧  化分解合成ATP的同時必然伴隨著熱量的釋放。故炎熱環境中以增加散熱為主。
 【教師活動】(設疑,將問題用實物投影儀投射在大屏幕上)請分析在寒冷和炎熱的環境中怎樣調節產熱與散熱以保持體溫的相對恆定呢?調節機制是什麼?是神經調節還是體液調節?神經調節的調節中樞在哪裡?
 【學生活動】分析討論,得出結論:
  1.增加產熱的生理活動有:骨骼肌會不自主地顫抖,增加產熱;有關神經作用於腎上腺促使腎上腺素的分泌增加,導致機體的代謝活動增強,產熱量增加。
  2.減少散熱的生理活動有:幾乎不出汗,以減少蒸發散熱;皮膚血管收縮,減少皮膚的血流量,以減少對流散熱和輻射散熱;皮膚立毛肌收縮,產生"雞皮疙瘩",縮小汗毛孔,減少熱量散失。
  3.神經和體液共同調節,神經調節是通過反射弧實現的,體溫調節中樞在下丘腦。列出調節機制示意圖。(見板書設計)(用實物投影儀投射在大屏幕上)
【教師活動】分析下列兩個不等式:散熱>產熱、散熱<產熱時,人的體溫將會怎樣變化?分析其中的利與弊。
【學生活動】討論后回答,應明確:因為人體調節體溫的能力是有限的,當長時間置身於寒冷環境中,機體產生的熱量不足以補償散失的熱量,會引起體溫降低;而在高溫環境中過久,會因體內熱量散不出去,導致體溫升高。 
【教師活動】講述體溫調節的障礙。
       溫度對酶活性的影響應特別注意的是低溫抑制酶的活性,而高溫則使酶失活。因此,繪製酶的活性與溫度的關係曲線時,應注意低溫時曲線不能達到酶活性的零點,而高溫則曲線可以達到零點。於是可以說體溫過高會致人死亡,而體溫過低則不一定。
       發熱與體溫過高:發熱是許多疾病的癥狀,原因很多:如感染、腫瘤、內分泌失常、免疫紊亂、組織損傷、毒物和藥物作用等。因為代謝增加、產熱量增加而散熱相對減少了,體溫因此上升,但人還會有冷的感覺,(可能是因皮膚血管收縮而引起的一種感覺)這種冷的感覺,可引起寒顫,使體溫更快地上升。
發熱后體溫一般不超過40℃。體溫高於40℃,稱為體溫過高,體溫高達44.5℃而能生存的已是罕見。一般認為人的最高致死體溫大約是45.5℃,這可能與蛋白質在45~50℃之間開始變性有關。體溫過低會不會也一定導致人的死亡呢?讓我們來認識一下2001年最小的新聞人物:13個月大的小艾里卡。(用實物投影儀投射在大屏幕上)2001年2月底的加拿大埃德蒙頓市的氣溫仍然在攝氏零下30度以下。只有13個月大、剛學會走路的女嬰艾里卡只穿著紙尿褲和一件T恤衫走向零下30度的室外!等她被發現時,身體已經僵硬,心臟也停止了跳動,體溫已經下降到攝氏16度!
       在醫護人員的救助下奇迹發生了:艾里卡的心臟突然跳動了一下,接著竟然連續跳動起來!小傢伙復活了。科學家因此斷言:凍體復活不是夢。
事實上,人體細胞冷凍已經被廣泛應用於臨床,比如在治療不育症時使用的精子冷凍、卵子冷凍、胚胎冷凍技術。
科學家預測,人體冷凍技術在未來的應用將十分廣泛。可以把患了絕症的病人冷凍起來,幾百年後當相關的技術出現后,再使其復活,經治療而獲得健康;再有,可以把字航員冷凍起來暫停人體老化的程序,數光年之後,他們抵達某個星系后解凍,他們的年齡就和離開地球時完全一樣,沒有任何衰老。人體冷凍技術使人的太空旅行有了實現的可能。目前不能確定人的最低致死體溫。
       除這種奇迹之外,有些情況也會導致體溫過低:某些疾病如甲狀腺功能不足、腦血管疾病或麻醉藥中毒時體溫也會降低。人的體溫下降至20℃時,通常不能恢復。
臨床上用人工冷卻法使人進入麻醉狀態,稱為低溫麻醉。體溫一般不低於28℃,可以阻斷血液循環10~15 min腦組織和心肌機能不會遇到嚴重障礙,為做腦、心臟手術創造了有利條件。
上述學習的體溫調節是生理性調節,動物體還可以通過自覺行為來調節體溫,如不在極端環境中停留過長等。大家還可以繼續思考:還有什麼自覺行為可以調節體溫呢?

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重點提示:
1.引導學生從自身的生活經驗分析得出:體溫因年齡、性別、活動量等不同而變化。
2. 體溫恆定的調節應抓住產熱與散熱相等這個主幹,再分析產熱與散熱的生理活動,再分析神經和體液的調節過程,並從中體現出體溫調節以神經調節為主,由神經和體液共同參與完成。
3.體溫調節注意與溫度對酶活性的影響相聯繫,產熱過程與呼吸作用相聯繫。
板書設計:
(一)體溫:身體內部溫度。可用口腔、腋窩和直腸溫度代表
(二)體溫相對恆定的意義:維持內環境的穩定,保證新陳代謝等生命活動正常進行的必要條件
(三)體溫的調節:(生理性調節)  

《體溫調節》體溫調節

(四)體溫調節的局限性:避免在寒冷和高溫環境中停留過久(行為性調節)

《體溫調節》 -體溫調節中樞

       體溫調節的基本中樞在下丘腦。傳統生理學認為,在下丘腦前部存在著散熱中樞,而下丘腦後部則存在著產熱中樞。兩個中樞之間有著交互抑制的關係,從而保持了體溫的相對穩定。在下丘腦前部還存在著發汗中樞。下丘腦後部內側區存在著寒顫中樞,它對血液溫度變化並不敏感,但對來自皮膚冷覺感受器的傳入信息比較敏感。電刺激下丘腦前部(散熱中樞)可以抑制寒顫;冷卻視前區-下丘腦前部則可以引起寒顫。這表明下丘腦前部有衝動輸入至下丘腦後部。下丘腦與體溫的行為調節亦有關。對鼠猴進行訓練,使它每次從冷室返回時能自行擰開熱氣開關取暖。如此時突然將其視前區-下丘腦前部的溫度由36℃提高到42℃,它就立即關閉熱氣而打開冷氣。這表明體溫的行為調節受下丘腦的控制,而體溫調節中樞對體內外溫度變化的反應,則取決於大腦對來自外周和中樞的多種溫度覺信息整合的結果。

《體溫調節》 -教學分析總結

       本課時通過講授法、自主探究、小組合作學習法等,讓學生了解光合作用,明白光合作用的意義,保護大自然。結合圖形與文字,使學生更容易理解。設置的問題簡單,能幫助學生克服胃難情緒論,又從最貼進學生的成績入手,提高學生的學習興趣。  
       在教學的實施過程中要注重個體差異,學生程序不一,接收能力也會不一,對學生的評價要求就不能一樣。當個別學生因能力問題不能及時完成學習任務時,也要根據學生的進度給予適當的肯定,以增加學生的自信。

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